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示波器采集模式

文章出處:   責(zé)任編輯:   發(fā)布時(shí)間:2021-05-11 15:24:46    點(diǎn)擊數(shù):-   【

   示波器采集模式?jīng)Q定由示波器從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(簡稱ADC)所獲取的采樣點(diǎn)如何與波形點(diǎn)相結(jié)合及顯示。下面的采集模式是最常見的:


普通或?qū)崟r(shí)采集模式

    這是最基本的采樣模式,在這種情況下,一個(gè)波形點(diǎn)在每一個(gè)波形間歇期間從一個(gè)采樣點(diǎn)創(chuàng)建。這是最常見的,而且大部分波形得以產(chǎn)生最佳顯示。


平均采集模式

   平均采集模式讓您將多種采集一起平均化以降低噪聲并提高垂直分辨率。平均化需要一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)器和重復(fù)性波形。更高的平均數(shù)可降低噪聲并提高垂直分辨率。


滾動(dòng)模式

    滾動(dòng)模式是一種無觸發(fā)采集模式,在此模式中,所采集的數(shù)據(jù)以一種滾動(dòng)方式在顯示器的右面開始顯示并繼續(xù)到左面顯示(在采集進(jìn)行當(dāng)中)。滾動(dòng)模式在手動(dòng)調(diào)整低頻波形、在低頻率波形中發(fā)現(xiàn)干擾或監(jiān)控電源電壓上電周期時(shí)較為有用。因?yàn)闈L動(dòng)模式是一種無觸發(fā)采集模式,所以與觸發(fā)器無關(guān),而且觸發(fā)器的所有功能都被禁用。在采集進(jìn)行當(dāng)中,新數(shù)據(jù)將繼續(xù)在屏幕上橫向滾動(dòng)。水平參考點(diǎn)設(shè)置在右面并且是當(dāng)前時(shí)刻。波形數(shù)據(jù)點(diǎn)以當(dāng)前的采樣率滾動(dòng)到水平參考點(diǎn)的左面。


峰值檢測模式

    所有的DSO(數(shù)字存儲(chǔ)示波器)和MSO(混合信號(hào)示波器)都具有混合信號(hào)的采集存儲(chǔ)器,這是示波器對(duì)每一個(gè)采集周期所能數(shù)字化的采樣點(diǎn)數(shù)。如果示波器的時(shí)間基數(shù)設(shè)定為比較快的時(shí)間/格的設(shè)置,如20ns/格,那么示波器將總是會(huì)有足夠數(shù)量的存儲(chǔ)器在該設(shè)置下使用示波器的最高特定采樣率采集波形。例如,如果示波器的最高特定采樣率為4GSa/s(采樣之間250ps),而且,如果示波器的時(shí)間基數(shù)設(shè)定為20ns/格,那么800點(diǎn)采集存儲(chǔ)器的深度即為所需要采集和顯示完整波形的全部條件。在20ns/格的情況下,在整個(gè)示波器屏幕上的完整波形由200n秒的時(shí)間組成(20n秒/格x 10 個(gè)水平格)。在仍以4GSa/s進(jìn)行采樣的情況下,填充該時(shí)間所需要的存儲(chǔ)深度僅為800點(diǎn)(200ns/250ps= 800)。


    如果您將示波器的時(shí)間基數(shù)設(shè)定為較慢的時(shí)間/格的設(shè)置以便采集較慢的波形并有更長時(shí)間采集,那么示波器也許需要自動(dòng)降低其采樣率以填充波形所需要的時(shí)間。所有的DSO及MSO都可以滿足此要求。例如,讓我們假設(shè)您想采集比較慢的信號(hào)并且需要把示波器的時(shí)間基數(shù)設(shè)定為10ms/格(橫屏100ms)。如果示波器存儲(chǔ)器的最大深度是2 M點(diǎn),那么示波器將需要把其采樣率降至20MSa/s(100ms/2 M = 50ns采樣周期)


    雖然在大多數(shù)情況下這并不是問題,因?yàn)椴杉^慢波形不需要較快的采樣率,但如果所輸入的信號(hào)包含低速和高速的混合特性將會(huì)出現(xiàn)什么情況?例如,假如您想采集的輸入信號(hào)為30 Hz正弦波,而其上面載有非常狹窄的毛刺又該如何?采集30 Hz正弦波不需要較快的采樣率,但采集狹窄的毛刺會(huì)需要非常快的采樣率。


    在已選擇峰值檢測采集模式的情況下,示波器以更高的采樣率有效地對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣,而不是以降低的速率進(jìn)行波形采樣。例如,讓我們假設(shè)示波器需要以其最高采樣率的百分之一的速率運(yùn)行。這就等于示波器以最高的采樣率運(yùn)行,但僅儲(chǔ)存每個(gè)百分之一點(diǎn),這是“非有效”降采樣。在峰值檢測模式中,示波器會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)一組200個(gè)連續(xù)性采樣進(jìn)行分析(以高速率采樣),然后對(duì)這組的200個(gè)點(diǎn)僅儲(chǔ)存最高和最低的數(shù)字化值,即僅2個(gè)點(diǎn)。這會(huì)是100的降采樣因子。所以您也許會(huì)問,為什么不一直使用峰值檢測模式?在使用此采集模式時(shí)會(huì)有些取舍。首先,示波器的絕對(duì)最高采樣率被降低。其次,所儲(chǔ)存的點(diǎn)將不會(huì)被均勻地分隔開。這是奈奎斯特(Nyquist)采樣定律的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止,這一特別檢測應(yīng)用程序–使用峰值檢測模式是一種好的選擇。但對(duì)于其它檢測應(yīng)用程序來說,峰值檢測不一定是恰當(dāng)?shù)牟杉J健?/b>


高分辨率采集模式

    高分辨率模式使采樣內(nèi)的序列采樣點(diǎn)平均化,因而可降低隨機(jī)噪聲、使屏幕上的軌跡更為平滑并且有效提高垂直分辨率。此模式與平均模式不同,不需要重復(fù)性波形。


分段式存儲(chǔ)器采集模式

    分段式存儲(chǔ)可讓采集存儲(chǔ)分成一組等長子記錄,即總體長度直至示波器存儲(chǔ)器的總深度都相等。分段式存儲(chǔ)器對(duì)被死區(qū)時(shí)間分開而多次突然出現(xiàn)的數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序很有用,因?yàn)樵谟|發(fā)事件后,分段式存儲(chǔ)器僅通過捕捉子記錄將示波器的存儲(chǔ)深度最大化。 在分段存儲(chǔ)問世以前,從動(dòng)態(tài)連續(xù)觸發(fā)事件獲得和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的最佳方法是將從每個(gè)觸發(fā)器采集到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到示波器的硬盤。保存每個(gè)波形到硬盤所需的時(shí)間極大地限制了總體吞吐量。有了分段式存儲(chǔ),示波器可使用真正的高速采集存儲(chǔ)器保存每個(gè)波形而不再用硬盤。這就極大地提高了吞吐量并將周期間的死區(qū)時(shí)間減少到最低程度。


小帖示:如何選擇合適的采集模式

普通采集模式:

  • 用于頻率分量小于采樣率四分之一的波形。

  • 采集不經(jīng)常出現(xiàn)的波形,如毛刺。

  • 用于單次波形事件。

峰值檢測采集模式:

  • 在慢時(shí)基時(shí),快速發(fā)現(xiàn) > 50ps寬的波形異常。

  • 查看波形是否混疊。

  • 用于單次波形事件。

平均模式

  • F對(duì)周期波形來說,可使用普通平均模式降低一些觸發(fā)器的噪聲。

高分辨率采集模式:

  • 減少和改善非周期(單次)波形上的信噪比。對(duì)周期波形來說,可使用普通平均模式降低一些觸發(fā)器的噪聲。

  • 提高信號(hào)的分辨率。隨著高分辨率間隔的增加,有效比特?cái)?shù)也隨之增加(可達(dá)到某比特?cái)?shù))。

分段式采集模式(普通、峰值檢測或高分辨率采集模式:

  • 查看低占空比的的波形事件,但具有高頻率成分。

滾動(dòng)模式采集模式:

  • 手動(dòng)調(diào)整低頻率波形時(shí)使用。

  • 在低頻率波形中發(fā)現(xiàn)干擾。

  • 監(jiān)控電源電壓上電周期。